专利名称：一种防止电容芯子变形的方法及铝电解电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防止铝电解电容器电容芯子变形的方法及结构，尤其是一种适用于铝电解电容器之上的防止该电容器电容芯子变形的设计方法及由该方法设计的铝电解电容器改进结构，主要用于大容量超高压铝电解电容器。
背景技术：
在发展日新月异的信息技术领域，电容器始终是关键元件之一，电容器在三个基本无源元件[L(电感)C(电容)R(电阻)]中产量最大，是任何电子线路不可缺少的充电放电、通交隔直的元件。近年来人们在关注电容器综合性能的同时，也越来越关注电容器在使用过程中的安全性。用于电子设备的铝电解电容器，使用过程中时常会出现内部压力值过大的情况。例如当电子设备发生故障，或者在误操作的情况下，往往会将一个超出额定值的电压或者一个反向电压加到电解电容上。一旦在电解电容上加上一个超出正常值的电压，由于氧化铝膜的生成及超常发热等原因，促使电容器内部压力上升。另外，即使在正常情况下使用电解电容，如果在电容上长时间施加一定的电压，由于阳极氧化铝膜的自修复作用，也会产生气体，并使电解电容内部压力逐渐上升。为了避免电容内部压力过大带来的危害，铝电解电容器特别是大容量超高压铝电解电容器常设计为这样一种结构，一旦内部压力超过某一定值，压力阀动作，从而防止发生电容器破裂等危险。但由于大容量超高压铝电解电容器外形尺寸超大，相应的芯子尺寸也超大，当内部压力过大引起压力阀动作后，芯子在气体冲击下时常会发生局部挤压变形，导致阳极箔与阴极箔发生短路，甚至可能引发燃烧事故。
中国专利局公开了一种铝电解电容器(申请号98115514.6)，其是在电容芯子外包覆一密封的金属盒，该金属盒采用一种以上不同于铝之异种金属的合金构成，以提高整个电容芯子的强度，从而抵抗芯子在气体冲击下时发生的局部挤压变形，但这种方式对金属盒材料要求高，无形增加了生产成本，使用价值低。而中国专利局公开的另一种防爆电容器(申请号02148451.1)，是采用在其外壳侧壁设置导流槽，通过电容芯子与外壳之间的间隙使气体沿上述倒流槽流出排放，由于倒流槽间隙小，这种结构对于大容量超高压铝电解电容器来说，气体排放很不流畅，使用不太可靠，同样会带来电容芯子的变形。
发明内容本发明所要解决的技术问题是克服目前现有技术中电容内部压力过大引起压力阀开启时，芯子在气体冲击下易发生局部挤压变形之缺陷，提供一种在压力阀开启时可有效防止电容芯子变形的方法以及用该方法的设计的电容芯子。
本发明所提出的技术方案是一种防止电容器芯子变形的方法，其特征在于其是设置一卸压垫片支承在电容芯子与装于电容外壳底部的压力阀之间，电容芯子置于该垫片上，通过该垫片上所设的若干个漏气孔，使芯子在受到气压冲击时，气体从漏气孔排出，从而防止电容芯子受挤压而产生的局部变形。
在所述电容芯子下部周边与电容外壳内壁之间，还设有与卸压垫片相连且可包容电容芯子下部之环状挡边，防止电容芯子的径向变形。
本发明根据上述方法所设计的一种铝电解电容器包括电容器外壳、端子、芯子和压力阀，所述压力阀置于外壳底部，芯子置于外壳内腔内，与端子相连，其特征在于在所述芯子底部设有一卸压垫片，位于芯子底部与压力阀之间，在该卸压垫片上，设有若干个可容气体穿越之漏气孔；所述卸压垫片端部设有可包围芯子下部周边之环状挡边；所述的漏气孔沿卸压垫片平面均匀分布，其总面积占整个卸压垫片底面积的30％～70％；所述垫片及环状挡边选用具有耐高温、尺寸稳定性好、耐磨性好的树脂材料，其树脂采用聚酰亚胺树脂或改性环氧树脂；所述的环状挡边之内侧壁上还可开设有均布的漏气孔或透气槽。
本发明提供了一种防止电容芯子变形的设计方法，其是在电容芯子和电容外壳之间，设有一卸压垫片，当电容内部压力过大引起压力阀开启时，可通过卸压垫片上之若干小孔是气体穿越，从而有效地防止芯子在气体冲击下发生局部挤压变形。在本发明中，环状挡边和卸压垫片由耐高温、尺寸稳定性好、耐磨性好的树脂制造，而设置在卸压垫片端部之环状挡边可起到对电容芯子定位的作用，防止电容芯子因晃动而带来的径向变形，同时，环状周围均布的小孔或者透气槽又可利于电容内部过多的气体顺利通过，从压力阀排出以及从电容芯子的周边排出，有效减缓电容芯子的局部压力和压力阀的排气压力。本发明可有效防止大尺寸的电容芯子在内部压力冲击下发生挤压变形甚至短路燃烧的事故。在铝电解电容器压力阀设计的基础上增加此项设计，可进一步提高铝电解电容器的安全性和可靠性，也在一定程度上提高了使用该铝电解电容器的电子设备的安全性。
图1为本发明之铝电解电容器结构示意图；图2为现有技术铝电解电容器的结构示意图；图3本发明卸压垫片结构平面示意图；图4本发明卸压垫片结构侧视图；图5为现有技术铝电解电容器正常使用状态示意图；图6为现有技术之铝电解电容器在压力阀开启时，芯子产生挤压变形之状态图；图7为本发明铝电解电容器正常使用状态示意图；图8为本发明铝电解电容器在压力阀开启时，芯子产生挤压变形之状态图。
图中1、端子； 2、封口材料； 3、内部端子和引箔条；4、芯子； 5、外壳； 6、压力阀；7、卸压垫片； 8、环状挡边； 9、漏气孔；10、漏气孔或透气槽。
具体实施方式以下通过本发明的具体实施例及附图详细介绍本发明的特点和优点。
本发明提供了一种防止电容芯子变形的设计方法，其是设置一卸压垫片支承在电容芯子与装于电容外壳底部的压力阀之间，电容芯子置于该垫片上，通过该垫片及其上所设的若干个漏气孔，使芯子在受到气压冲击时，垫片对芯子进行有效地支承且可使气体从漏气孔分散排出，可大大减小气体对电容芯子的冲击，从而有效地防止电容芯子发生的挤压变形，以避免短路燃烧事故的发生。
由于电容芯子在外壳内腔中具有一定的间隙，芯子在受到气压冲击时也很容易发生晃动，导致产生径向变形，因此，本发明在所述电容芯子下部周边、与电容外壳内壁之间，设有与卸压垫片相连且可包容电容芯子下部之环状挡边，该挡边可固定在卸压垫片上，卸压垫片成为一个整体，弥补电容芯子与外壳之间的间隙，用以给电容芯子定位且防止电容芯子的径向变形。
图示为本发明根据上述设计方法设计的铝电解电容器。
如图1所示，本发明所设计的铝电解电容器包括端子1、封口材料2，内部端子和引箔条3、芯子4、外壳5、压力阀6，所述压力阀6置于外壳5底部，芯子4置于外壳5构成的内腔内，上端与内部端子和引箔条3相连，底部有压力阀6，外壳5上端用封口材料2密封，端子1从其上面引出。如图2、图3所示，本发明结构特征在于在所述之芯子4底部，设有一卸压垫片7，该垫片位于芯子4底部与压力阀6之间，可为其直径与电容外壳5内径相同并具有一定厚度的圆盘。在该卸压垫片7上，设有若干个可容气体穿越之漏气孔9。所述的漏气孔9沿垫片平面均匀分布，其总面积占整个卸压垫片7底面积的30％～70％。这样，卸压垫片7可用来支承电容芯子4，其上的漏气孔9又可利于电容内部过多的气体分散从各漏气孔9顺利通过，从压力阀6排出，故而减少了气体对芯子4的冲击，有效地防止了芯子4在气体冲击下发生局部挤压变形本发明在所述卸压垫片7之端部，还设有可包围芯子4下部周边之环状挡边8。该挡边的外径与卸压垫片7直径相同，内径略大于芯子4的直径。环状挡边8可起到对电容芯子4定位的作用，防止芯子4在受到气体压力时晃动，从而造成芯子4径向的变形。所述卸压垫片7及环状挡边8相互固接，加工时可做成一个整体，其材料可采用树脂，且选用的树脂材料必须具有高的耐热温度，尺寸稳定性和耐磨性好等特点，如可选用聚酰亚胺树脂、改性环氧树脂等。
为进一步有利于气体的顺利排除，如图3、图4所示，本发明还可在所述的环状挡边8之内侧壁上，开设有均布的漏气孔或透气槽10。电容器内部的气体可沿环状挡边8之内侧壁上漏气孔或透气槽10通过，再从卸压垫片7上漏气孔9排出，这种方式更进一步降低了气体对电容芯子4之挤压。
当电容器处于正常工作状态时，压力阀6关闭密封，卸压垫片7可对芯子4进行支承和定位；当电容在使用过程中出现某些意外情况时，例如电子设备发生故障，或者在误操作的情况下，将一个超出额定值的电压或者一个反向电压如到电解电容上，此时在电解电容上加了一个超出正常值的电压，由于氧化铝膜的生成及超常发热等原因，促使电容器内部压力迅速上升。即使没有发生故障或失误操作，在正常情况下使用电解电容，如果在电容上长时间施加一定的电压，由于阳极氧化铝膜的自修复作用，也会产生气体，并使电解电容内部压力逐渐上升。一旦电容的内部压力超过一个限值，压力阀6开启。如果电容中没有放置卸压垫片7，在压力阀6开启的同时，电容内部蓄积的大量气体会迅速从压力阀6的开口喷出，芯子4在这种瞬间大量的气压冲击下，很容易发生局部挤压变形，甚至因此引发短路甚至燃烧(具体见图5、图6所示)。而在电容中加入卸压垫片7后，在压力阀6开启的同时，电容内部蓄积的大量气体可沿环状挡边8透气槽分流且通过卸压垫片7上分布的漏气孔9再由压力阀6开口排出，芯子4虽然也会受到气压冲击，但是由于支承的芯子4之卸压垫片7具有一定的厚度和硬度，可以很好的防止芯子4在气压冲击下变形(具体见图7、图8所示)。
为了检验特殊设计芯子垫片的防芯子变形效果，本发明分别制备了一批具有卸压垫片7支承和没有卸压垫片的铝电解电容器，其规格为450V，6800μF，Φ90mm×150mm，数量各为25个。均施加超过额定电压值的过电压(650V、10A)，由于过电压远超电容能承受的额定电压，由于氧化铝膜的生成及超常发热等原因，电容器内部压力急速上升并在较短时间内压力阀开启，检验具有卸压垫片7支承和没有卸压垫片7的铝电解电容器在压力阀开启时芯子4变形和燃烧的情况。
其结果见下表所示。
由实验结果得知，增加卸压垫片7后，可以有效防止压力阀6开启时芯子4发生挤压变形甚至短路燃烧的事故。
权利要求
1.一种防止电容器芯子变形的方法，其特征在于其是设置一卸压垫片支承在电容芯子与装于电容外壳底部的压力阀之间，电容芯子置于该垫片上，通过该垫片上所设的若干个漏气孔，使芯子在受到气压冲击时，气体从漏气孔排出，从而防止电容芯子受挤压而产生的局部变形。
2.根据权利要求1所述的防止电容器芯子变形的方法，其特征在于在所述电容芯子下部周边与电容外壳内壁之间，设有与卸压垫片相连且可包容电容芯子下部之环状挡边，防止电容芯子的径向变形。
3.一种铝电解电容器，包括电容器外壳、端子、芯子和压力阀，所述压力阀置于外壳底部，芯子置于外壳内腔内，与端子相连，其特征在于在所述芯子底部设有一卸压垫片，位于芯子底部与压力阀之间，在该卸压垫片上，设有若干个可容气体穿越之漏气孔。
4.根据权利要求3所述的铝电解电容器，其特征在于所述卸压垫片端部设有可包围芯子下部周边之环状挡边。
5.根据权利要求3所述的铝电解电容器，其特征在于所述的漏气孔沿卸压垫片平面均匀分布，其总面积占整个卸压垫片底面积的30％～70％。
6.根据权利要求3所述的铝电解电容器，其特征在于所述垫片及环状挡边选用具有耐高温、尺寸稳定性好、耐磨性好的树脂材料。
7.根据权利要求4所述的铝电解电容器，其特征在于所述的环状挡边之内侧壁上开设有均布的漏气孔或透气槽。
9.根据权利要求5所述的铝电解电容器，其特征在于所述的树脂采用聚酰亚胺树脂或改性环氧树脂。
全文摘要
一种防止电容器芯子变形的方法及铝电解电容器，其特征在于其是设置一卸压垫片支承在电容芯子与装于电容外壳底部的压力阀之间，电容芯子置于该垫片上，通过该垫片上所设的若干个漏气孔，使芯子在受到气压冲击时，气体从漏气孔排出，从而防止电容芯子受挤压而产生的局部变形。在所述电容芯子下部周边与电容外壳内壁之间，还设有与卸压垫片相连且可包容电容芯子下部之环状挡边，防止电容芯子的径向变形。本发明在电容器中增加卸压垫片后，在电容内部压力过大引起压力阀开启的同时，电容内部蓄积的大量气体可通过垫片上分布的漏气孔再由压力阀开口排出，很好的防止芯子在气压冲击下变形。本发明主要用于大容量超高压铝电解电容器。
文档编号H01G9/004GK101013631SQ20061006352
公开日2007年8月8日 申请日期2006年11月8日 优先权日2006年11月8日
发明者廖振华, 陈建军, 徐永进, 赵方辉, 蒋晓华 申请人:深圳清华大学研究院